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中國(guó)試驗(yàn)量子雷達(dá)新技術(shù)

作者: 2016年12月21日 來(lái)源:中華機(jī)械網(wǎng) 瀏覽量:
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據(jù)報(bào)道,中國(guó)的研究人員進(jìn)行了一次試驗(yàn),可能擴(kuò)大量子雷達(dá)對(duì)隱形飛機(jī)的探測(cè)距離。在《物理學(xué)評(píng)論通訊》本月初發(fā)表的一篇論文中,來(lái)自安徽省合肥市中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)描述了他們的試驗(yàn),試驗(yàn)首次表明
  據(jù)報(bào)道,中國(guó)的研究人員進(jìn)行了一次試驗(yàn),可能擴(kuò)大量子雷達(dá)對(duì)隱形飛機(jī)的探測(cè)距離。在《物理學(xué)評(píng)論通訊》本月初發(fā)表的一篇論文中,來(lái)自安徽省合肥市中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)描述了他們的試驗(yàn),試驗(yàn)首次表明,弱值測(cè)量法——一種新興的量子測(cè)量技術(shù)——可以探測(cè)到此前無(wú)法探測(cè)到的信號(hào)。
  報(bào)道稱,這項(xiàng)技術(shù)利用非常“輕柔”的方法反復(fù)測(cè)量次原子微粒的量子態(tài),對(duì)于極弱信號(hào)的探測(cè),比如隱形飛機(jī)的雷達(dá)特征,可能格外有效。
  江蘇省南京大學(xué)一位沒(méi)有參與這項(xiàng)研究的量子學(xué)家提醒說(shuō),這是“實(shí)驗(yàn)室成果,還不成熟,現(xiàn)在還不能立即投入實(shí)地使用”,不過(guò)這位量子學(xué)家又說(shuō),這項(xiàng)研究有可能“擴(kuò)大量子雷達(dá)的探測(cè)距離”。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的量子學(xué)家已經(jīng)制造出世界上首個(gè)量子衛(wèi)星,今年8月份發(fā)射成功,還打造出世界上距離最長(zhǎng)的地面量子通信網(wǎng)絡(luò)。
  報(bào)道稱,根據(jù)中國(guó)電子科技集團(tuán)公司的資料,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員還參與開(kāi)發(fā)了中國(guó)首部量子雷達(dá)系統(tǒng)。今年早些時(shí)候,中國(guó)電子科技集團(tuán)公司宣布,中國(guó)量子雷達(dá)技術(shù)的有效探測(cè)距離達(dá)到100公里,是境外量子雷達(dá)原型探測(cè)距離的5倍。
  中國(guó)認(rèn)為,美國(guó)及其盟友的隱形飛機(jī)對(duì)中國(guó)的地區(qū)利益構(gòu)成重大威脅。日本上個(gè)月接收了首架F-35隱形戰(zhàn)斗機(jī),今后,中國(guó)很可能被更多的隱形戰(zhàn)斗機(jī)與轟炸機(jī)包圍。
  報(bào)道稱,量子雷達(dá)系統(tǒng)產(chǎn)生成對(duì)的、處于糾纏狀態(tài)的光粒子,即光子。光子對(duì)中的一個(gè)光子被發(fā)射出去,另一個(gè)則留在雷達(dá)站。鎖定目標(biāo)位置后,一些光子就會(huì)反射回來(lái),通過(guò)與雷達(dá)站內(nèi)保留的糾纏光子進(jìn)行匹配,就能確認(rèn)是光子的“身份”。通過(guò)測(cè)量反射的光子,研究人員可以計(jì)算出目標(biāo)的物理屬性,比如大小、形狀、速度和攻擊角度等。但是,量子雷達(dá)有一個(gè)主要難題是反射的光子數(shù)量較少,并且與目標(biāo)的距離越大,反射的光子數(shù)量越小。理論上的極限距離稱作散粒噪聲極限,如果超過(guò)這個(gè)距離,即便在最優(yōu)質(zhì)的觀測(cè)條件下也無(wú)法探測(cè)到目標(biāo)。
  報(bào)道稱,除了散粒噪聲極限的問(wèn)題,光子攜帶的信息也可能被光子之間產(chǎn)生的亞原子噪聲掩蓋,探測(cè)裝置無(wú)法進(jìn)行可靠的測(cè)量,原因是光子像隨機(jī)發(fā)射的彈丸一樣撞擊探測(cè)裝置,所謂散粒正是由此得名。由郭光燦教授和李傳鋒教授率領(lǐng)的中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)宣布,他們使用高精密的量子弱測(cè)量技術(shù)突破了散粒噪聲極限,即便在光子數(shù)量非常少的情況下也能實(shí)現(xiàn)精確探測(cè)。
  報(bào)道稱,該技術(shù)源于量子物理學(xué)中的一個(gè)悖論。在亞原子世界中,測(cè)量意味著破壞。對(duì)亞原子顆粒進(jìn)行測(cè)量會(huì)不可避免地破壞它的初始量子態(tài)。但在上世紀(jì)80年代,科學(xué)家終于找到解決辦法。采用弱測(cè)量方法不會(huì)造成量子態(tài)的坍縮。雖然每一次弱測(cè)量只能取得少量的信息,但是對(duì)同一些粒子進(jìn)行反復(fù)測(cè)量,就能夠得到關(guān)于屬性的穩(wěn)健統(tǒng)計(jì)量,即正確的猜測(cè)值。但是,早期的弱測(cè)量方案效率很低。只能測(cè)量探測(cè)距離內(nèi)很少比例的光子,其余的光子都被廢棄了。
  報(bào)道稱,近些年,科學(xué)家研究出一種名為能量循環(huán)測(cè)量的新方法,將光子放在一種特制的裝置中進(jìn)行循環(huán),從而減少?gòu)U棄的光子數(shù)量。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了激光束偏折測(cè)量試驗(yàn),證明這種方法可以突破散粒噪聲極限。他們說(shuō),不僅探測(cè)到信號(hào)強(qiáng)度不到散粒噪聲極限一半的信號(hào),并且將精確度提高到了1.5倍。
  南京大學(xué)的那位教授說(shuō),這一技術(shù)“肯定”可以用于量子雷達(dá)。報(bào)道稱,不過(guò),清華大學(xué)一位量子學(xué)家對(duì)這一技術(shù)短期內(nèi)投入實(shí)用表示懷疑。這位要求匿名的量子學(xué)家說(shuō):“到目前為止,我還沒(méi)有聽(tīng)說(shuō)弱測(cè)量學(xué)有任何實(shí)際應(yīng)用。弱測(cè)量仍然是測(cè)量,會(huì)不可避免地改變測(cè)量對(duì)象的狀態(tài),因而限制了這門技術(shù)的應(yīng)用前景。”(來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng))
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